JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
64 ANALISA FISIS PENGOLAHAN AIR BERSIHDI PERUSAHAAN DAERAH AIR MINUM TIRTA SIAK PEKANBARU Imam W Sinaga*, Riad Syech, Usman Malik
Jurusan Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya Pekanbaru, 28293, Indonesia
*imamsinaga27@gmail.com
ABSTRACT
A research has been done on physical analysis of clean water treatment at PDAM Tirta Siak Pekanbaru. The methods that used in this research was an experimental in order to analyze water treatment system, water debit which was distributed in the main pipe, and water velocity in the pipe. Raw water used in the water treatment plant uses water from the Siak River using intake. Intake on this water treatment uses two pumps with capacity of 140 liters / sec are used interchangeably to collect water. Raw water treated by coagulation, flocculation, sedimentation, filtration, and disinfection. Incoming raw water to be processed and distributed to the reservoir as the water ready to be distributed to consumers. Reservoir water discharge was obtained for 110 liters / sec or 410.4 m3/sec. Obtained debit water out of the water volume ratio of a specific time range that depends on the size of the pressure in the pipe. Based on the results of the average debit coming out in May 2014 at 9:00 to 10:00, 10:00 to 11:00, 11:00 to 12:00, 12:00 to 13:00, 13:00 to 14:00, 14:00 to 15:00 is 475,142 m3/sec, 443,594 m3/sec, 426,883 m3/sec, 431.755 m3/sec, 430.432 m3/sec, and 425.980 m3/sec, respectively. Water flow rate obtained 0.604 m/s, 0.610 m/s, 0.605 m/s, 0.612 m/s, 0.629 m/s, and 0.673 m/s, respectively.
Keywords: water discharge, flow rate, intake
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang analisa fisis pengolahan air bersih di PDAM Tirta Siak Pekanbaru. Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen yang ditujukan untuk menganalisa sistem pengolahan air, debit air yang didistribusikan pada pipa utama, dan kecepatan air pada pipa. Air baku yang digunakan pada instalasi pengolahan air bersih ini menggunakan air dari Sungai Siak menggunakan intake. Intake pada pengolahan air ini menggunakan dua buah pompa berkapasitas 140 liter/detik yang digunakan secara bergantian untuk mengumpulkan air. Air baku diolah secara dengan proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, filtrasi, dan desinfeksi. Air baku yang masuk akan diolah dan disalurkan pada reservoir sebagai air yang siap didistribusikan kepada konsumen. Debit air masuk pada reservoir diperoleh sebesar 110 liter/detik atau 410,4 m3/s. Debit air keluar yang didapatkan dari merupakan perbandingan volume air dari kisaran waktu tertentu yang bergantung pada besar kecilnya tekanan pada pipa. Berdasarkan hasil maka rata-rata debit keluar pada bulan Mei 2014 pukul 09.00-10.00, 10.00-11.00, 11.00-12.00, 12.00-13.00, 13.00-14.00, 14.00-15.00 WIB diperoleh secara berurutan sebesar 475.142 m3/dt, 443.594 m3/dt, 426.883 m3/dt, 431.755 m3/dt, 430.432 m3/dt, dan 425.980 m3/dt. Kecepatan alir air yang diperoleh 0,604 m/dt, 0,610 m/dt, 0,605 m/dt, 0,612 m/dt, 0,629 m/dt, dan 0,673 m/dt secara berurutan.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
65 PENDAHULUANAir merupakan suatu senyawa penting bagi manusia. Tanpa air, tidak ada kehidupan manusia di muka bumi ini.
Danau, sungai, laut, samudera dan
sebagainya merupakan sarana air yang ada di bumi ini Namun berdasarkan US Geological Surveys sekitar 72% persen bumi ditutupi oleh air, tetapi 97% persen dari total air tersebut merupakan air laut asin dan tidak cocok di minum.
Air bersih adalah salah satu masalah yang sering terabaikan oleh
pemerintah yang sebenarnya sangat
dibutuhkan oleh masyarakat. Suatu hal yang wajar jika penyediaan air bersih menjadi prioritas yang utama. Pemerintah membuat suatu Departemen yang mengurus masalah air bersih yaitu Perusahaan Daerah Air Minum. Jadi keharusan bagi PDAM untuk mampu menyediakan air bersih bagi masyarakat. PDAM diharapkan dapat
memenuhi dan menangani air bersih bagi masyarakat dengan baik serta mampu memberikan pelayanan secara kuantitas, kualitas, dan kontinuitas
PDAM Tirta Siak Pekanbaru
menyediakan layanan publik untuk
mengalirkan air bersih ke perumahan-perumahan di wilayah Pekanbaru. PDAM sebagai penyuplai air bersih, diharapkan selalu menjaga kualitas, kuantitas, dan kontinuitas air untuk mengalirkan kepada masyarakat. Pengolahan dan pengaliran air
kepada masyarakat merupakan suatu
masalah yang rumit sehingga perlu lebih dipahami secara seksama.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan eksperimen dengan langkah- langkah yang ditunjukan oleh bagan alir sebagai berikut:
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
66 Alat dan bahan yang digunakandalam penelitian ini adalah Manometer digital sebagai pengukur besar tekanan pada pipa distribusi dan meteran sebagai alat bantu mengukur panjang dan diameter pipa. Penelitian ini juga menggunakan alat pengukur tinggi air pada reservoar dengan tambahan tabel konversi tinggi air reservoir
untuk menentukan volume air pada
reservoar. Bahan yang digunakan
merupakan instalasi pengolahan air HK yang berada pada PDAM.
Pengambilan data dilakukan pada selama satu bulan. Data yang diambil berupa ketinggian air dan tekanannya setiap pukul 09.00, 10.00, 11.00, 12.00, 13.00,
14.00, dan 15.00 WIB. Selanjutnya
perbandingan dari data ketinggian air digunakan sebagai data untuk mendapatkan debit air keluar. Sehingga dapat ditentukan kecepatan air yang mengalir pada pipa utama distribusi.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
67 HASIL DAN PEMBAHASANBab ini membahas hasil dari analisa fisis pengolahan air bersih di kawasan produksi Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Tirta Siak Pekanbaru. Untuk dapat mengetahui distribusi air bersih guna memahami debit (Q), kecepatan (v), dan tekanan (P) dalam distribusi air.
a. Hasil analisa pengolahan air bersih PDAM Tirta Siak.
Berdasarkan hasil pengamatan pada tempat penelitian menunjukkan bahwa PDAM mempunyai tiga unit pengolahan air. Salah satu dari unit pengolahan tersebut yaitu HK, merupakan unit pengolahan utama yang dapat mendistribusikan air dengan jumlah debit yang besar.
Air baku yang digunakan oleh PDAM Tirta Siak merupakan air yang berasal dari Sungai Siak dengan tingkat kekeruhan, warna, dan kandungan zat organik yang tinggi. Air baku dikumpulkan
dari sungai menggunakan water storage
pada intake dengan melewati bar screen. Air yang sudah terkumpul akan dihisap dengan pompa berkapasitas 140 liter/detik menuju bangunan sedimentasi. Proses sedimentasi terjadi dengan menggunakan percepatan gravitasi untuk mengendapkan suspensi-suspensi kedasar bak sedimentasi. Air baku yang akan masuk pada bangunan
akan diinjeksi bahan kimia berupa
aluminium sulfat (tawas) dan soda ash
sebelum diolah melalui bangunan
sedimentasi. Air yang telah diproses dari bangunan sedimentasi akan dikumpulkan
pada sump well sebelum diolah pada
Helikoloidal Heksagonal IPA HK. Air dari pengolahan unit flokulator akan diteruskan pada bak sedimentasi. Proses sedimentasi
ini akan dibantu dengan menggunakan tube
settler yang dipasang sebagai alat bantu pengendapan air. Aliran air yang diteliti dari tube settler merupakan aliran laminar, dimana bilangan Reynold yang didapatkan tidak mencapai nilai 2000. Air baku yang
sudah diolah dan disalurkan oleh gutter
akan diteruskan ke clear well untuk
dilanjutkan ke proses filtrasi yang berupa campuran batu kali dan pasir silika dengan bantuan gravitasi. Air yang sudah difiltrasi
akan dikumpulkan dan dialirkan ke
reservoir. Air yang akan dialirkan kedalam reservoir diinjeksikan desinfektan berupa larutan kaporit melalui pompa dosing. Air yang sampai pada reservoir dengan ukuran 2088 m3 akan disimpan sebagai air yang sudah memenuhi syarat kesehatan menurut
permenkes RI no
492/MENKES/PER/IV/2010 yang siap
didistribusikan pada pipa distribusi yang digunakan oleh konsumen.
Berdasarkan keadaan yang ada dikawasan PDAM Tirta Siak Pekanbaru, debit air baku yang masuk dianggap konstan, mengingat tidak ada alat ukur untuk menghitung debit air masuk. Volume
air masuk dapat dihitung dengan
membandingkan perbedaan tinggi air
masuk ketika aliran ke pipa distribusi dimatikan, sehingga bisa didapatkan debit air masuknya. Perbandingan volume air dari pukul 09.00-10.00, 10.00-11.00, 11.00-12.00, 12.00-13.00, 14.00-15.00 selama satu bulan Mei 2014, dapat disimpulkan debit air yang dialirkan ke pipa distribusi, sehingga dapat ditentukan kecepatan awal alir air pada pipa utama jaringan distribusi. b. Pembahasan
Air yang mengalir pada pipa distribusi diatur sedemikian rupa dengan pengaktifan pompa 1 dan pompa 2 yang berkapasitas debit yang sama namun memiliki daya mesin yang berbeda (seperti yang terlampir pada lampiran perhitungan), walaupun demikian pengaktifan pompa tetap harus disesuaikan dengan keperluan
masyarakat. Gambaran naik turun
penggunaan debit air pada pipa distribusi keluar dari tanggal 1 hingga tanggal 31 Mei 2014 dapat disimpulkan pada Gambar berikut.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
68Berdasarkan Gambar 3 dapat
disimpulkan bahwa terjadi perubahan dari pukul 09.00 WIB hingga pukul 15.00 WIB. Jika diperhatikan dari pukul 09.00 - 10.00 WIB mengalami penurunan hingga 10.00-11.00 WIB. Hal ini dikarenakan tekanan air pada jaringan pipa utama distribusi dari
pukul 09.00-10.00 WIB mengalami
penurunan sehingga diperlukan dua buah pompa diaktifkan. Ketika kedua buah pompa diaktifkan maka akan memberikan tekanan pada pipa utama distribusi maka dari itu debit air keluar akan meningkat. Kurangnya tekanan pada jaringan pipa utama distribusi air diakibatkan dari konsumsi masyarakat yang menggunakan jasa dari PDAM Tirta Siak. Semakin banyak penggunaan air, maka tekanan pada
pipa akan berkurang. Berdasarkan
pengamatan diatas bisa disimpulkan pada
Gambar 4.7. Grafik tersebut menunjukkan bahwa jika dirata-ratakan perwaktu selama satu bulan, dibentuk kurva hubungan antara rata-rata total debit air pada pipa distribusi sekitar pukul 09.00-10.00, 10.00-11.00, 11.00-12.00, 12.00-13.00, 13.00-14.00, dan
14.00-15.00 sehingga dapat
membandingkan pemakaian air yang
dilakukan oleh konsumen. Pukul 09.00-10.00 WIB hingga 09.00-10.00-11.00 WIB terlihat penurunan rata-rata total dimana konsumsi masyarakat menurun. Pukul 10.00-11.00 WIB hinggapukul 11.00-12.00 WIB mengalami penurunan yang sama namun tidak sebanyak dari pukul 09.00-10.00 WIB hingga 09.00-10.00-11.00 WIB.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
69 Berdasarkan data tersebut, dapatdiasumsikan bahwa intensitas pemakaian air masyarakat memang sangat tinggi dari pukul 09.00-10.00 WIB, mengingat sekitar waktu tersebut warga masih banyak beraktivitas menggunakan air, warga mulai
kurang mengurangi aktivitas yang
menggunakan air sekitar pukul 10.00-11.00, dan penggunaan air kembali turun sekitar pukul 11.00-12.00 WIB. Sekitar pukul 12.00-13.00 WIB mengalami kenaikan konsumsi air mengingat sekitar waktu tersebut konsumen kembali menggunakan air. Kemudian terjadi penurunan pemakaian debit keluar menurun kembali pada 13.00-14.00 WIB dan 13.00-14.00-15.00 WIB.
Perubahan debit keluar
mengakibatkan perubahan kecepatan alir air bersih pada pipa jaringan utama distribusi, karena kecepatan air keluar dipengaruhi oleh tekanan yang disebabkan oleh debit ke jaringan pipa distribusi. Perbandingan tekanan (Bar) dan kecepatan alir air (m/s) dapat dilihat pada Gambar 4.
Perubahan debit keluar berbanding lurus dengan berubahnya kecepatan alir air bersih. Berdasarkan hubungan tekanan terhadapkecepatan, maka didapatkan grafik perubahan tekanan terhadap kecepatan air bersih seperti Gambar 5.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
70 Berdasarkan Gambar 5, dapatdisimpulkan bahwa kecepatan alir air
distribusi pada pipa utama jaringan
distribusi berbanding lurus dengan
meningkatnya tekanan air rata-rata.
Tekanan dengan besar rata-rata 19.717 bar menunjukkan kecepatan alir air rata-rata sebesar 0,604 m/dt kemudian meningkat
pada tekanan rata-rata 19.885 bar
menunjukkan kecepatan alir air rata-rata sebesar 0,610 m/dt. Pada tekanan rata-rata
19,905 bar menunjukkan penurunan
kecepatan alir air rata-rata sebesar 0,605 dt, hal ini dapat diasumsikan bahwa terjadi kurangnya presisi alat pengukur tinggi air bak sehingga didapatkan kecepatan yang tidak semestinya. Tekanan dengan besar rata-rata 20,008 bar, 20,142 bar, dan 20,192 bar, menunjukkan peningkatan dengan kecepatan secara berurutan sebesar 0,612 m/dt, 0,629 m/dt, dan 0,673 m/dt.
KESIMPULAN
Terdapat 2 pompa intake dengan
kapasitas masing-masing pompa 140
liter/detik merupakan pompa utama yang digunakan sebagai penghisap air yang terdapat pada bangunan penangkap air (intake) yang digunakan oleh PDAM Tirta
Siak Pekanbaru. Pompa diaktifkan
bergantian untuk menghindari panas
berlebihan pada pompa.
Setelah proses filtrasi, air yang sudah diolah akan diberi desinfektan sebelum masuk ke reservoir yang mana akan menjadi cadangan air bersih yang akan didistribusikan ke konsumen.
JOM FMIPA Volume 2 No.1 Februari 2015
71 Aliran air yang mengalir pada pipautama dilakukan oleh dua pompa distribusi. Pengoperasian pompa yang menyesuaikan dengan tekanan pada pipa utama untuk memenuhi kebutuhan konsumen. Perlakuan ini menyebabkan terjadinya fluktuasi air keluar dari pukul 09.00 hingga pukul 15.00 selama bulan Mei 2014. Debit air keluar terbesar berada antara pukul 09.00-10.00 WIB sebesar 475,142 m3/s dan debit air terendah berada antara pukul 14.00-15.00 WIB dengan besar debit keluar sebesar 425,980 m3/s. Kecepatan alir air pada pipa utama jaringan distribusi dipengaruhi oleh debit air yang mengalir. Semakin tinggi tekanan pada pipa utama jaringan distribusi maka semakin besar kecepatan alir air. Kecepatan rata-rata alir air terendah adalah sebesar 0,604 m/dt, sedangkan kecepatan rata-rata alir air tertinggi adalah sebesar 0,673 m/dt.
DAFTAR PUSTAKA
Alamsyah, S (2006), Merakit Sendiri Alat Penjernih Air, Kawan Pustaka, Jakarta.
Al-Layla, A. 1977. Water Supply
Engineering Design, Ann Arbor Science Publisher Inc, Michigan.
Atastina, S, B, et all (2004), Penghilangan Kesadahan Air yang Mengandung Ion Ca2+ Dengan Menggunakan Ziolit Alam Lampung Sebagai Penukar Kation, http://www.chemeng.ui.ac.id/~wulan/M ateri/Research/Penghilangan%20Kesada han%20Air.pdf. Diakses tanggal 31 Agustus 2014 pada pukul 23.00 WIB. Bambang Triatmodjo, 1993, Hidraulika I,
Beta Offset, Yogyakarta.
Bambang Triaimodjo, 1993, Hidraulika II, Beta Offset, Yogyakarta.
Dake, J.M.K., 1983, Hidrolika Teknik
(terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta. Huisman, L, 1973, Sedimentation and
Floatation, Delft University of
Technology, Delft, The Netherlands Kawamura, Susumu. 1971. Integrated
Design of Water Treatment Facilities. John Willey & Sons, Inc.
Monk,R.D.G, et al 1986 Designing Water Treatment Facilities, J. AWWA.
Munson, R. Bruce, et all (2004), Mekanika
Fluida Edisi Ke-4 Jilid 2, Erlangga, Jakarta.
Peraturan Menteri Kesehatan
No.492/MENKES/PER/IV/2010
Persyaratan Kualitas Air Minum.
Diakses pada tanggal 28 Juli 2014 pada pukul 05.30 WIB
Sears, Francis W (1962), Fisika untuk
Universitas 1 Mekanika, Panas, dan Bunyi, Yayasan Dana Buku Indonesia, Jakarta.
Schultz, Christopher R & Daniel A Okun.1984. Surface Water Treatment
for Communities in developing
Countries. New York, USA : John Willey & Sons Inc.
Streeter, V.L., Wylie J., 1984, Mekanika Fluida (Terjemahan), Penerbit Erlangga, Jakarta.
Zabel,T 1985 The Advantages of Dissolved Air Floatation for Water Treatment.
Journal American Water Work
